Du lithium caché dans les roches de schiste

📷 Banded fine-grained pyrite in shale (Urquhart Shale, Mesoproterozoic; Mt. Isa Mines, Queensland, Australia) (18940551220) — Credit : Wikimedia Commons

La roche est noire, feuilletée, presque grasse sous les doigts. Elle sent le soufre. On l’appelle schiste, et pendant des décennies, les géologues l’ont regardée comme un déchet, un résidu encombrant des opérations minières. Personne ne cherchait ce qu’elle pouvait cacher à l’intérieur.

Des chercheurs viennent de trouver du lithium. Pas à la surface, pas dans les veines habituelles. À l’intérieur même des cristaux de pyrite, ce minéral doré que les prospecteurs du XIXe siècle appelaient l’or des fous. Ce n’est pas une métaphore. Le lithium est piégé dans la structure cristalline de la pyrite, enfouie dans des schistes vieux de plusieurs centaines de millions d’années ScienceDaily Earth.

Pourquoi le lithium fait courir tout le monde

Le lithium est partout sans qu’on le voie. Il est dans la batterie du téléphone posé sur la table, dans celle de la voiture électrique garée en bas, dans les systèmes de stockage qui équilibrent les réseaux alimentés par l’éolien et le solaire. La demande mondiale explose depuis dix ans, et les projections donnent le vertige : certaines estimations tablent sur un triplement des besoins d’ici 2040.

Le chiffre qui change tout : aujourd’hui, plus de 70 % du lithium mondial vient de deux sources. Les saumures des salars d’Amérique du Sud, ces lacs salés d’altitude où l’eau est pompée puis évaporée pendant des mois. Et les roches dures de spodumène, surtout en Australie, qu’il faut extraire, broyer, chauffer à haute température avant d’obtenir le métal brut. Les deux méthodes consomment des ressources considérables, de l’eau pour les premières, de l’énergie pour les secondes, et toutes deux génèrent des impacts sur les écosystèmes locaux qui font l’objet de débats vifs dans les pays producteurs.

Trouver une troisième voie intéresse donc beaucoup de monde.

Sur le terrain, ça ressemble à ça

Imaginez une ancienne mine de charbon ou d’ardoise, quelque part en Europe ou en Amérique du Nord. Des millions de tonnes de schiste noires entassées en terrils depuis des décennies, exposées à la pluie et au vent. Ces résidus, on les appelle des stériles. On les a mis de côté parce qu’ils ne contenaient rien d’utile, ou du moins rien qu’on savait voir à l’époque.

Ce que les chercheurs ont fait, c’est regarder plus attentivement ces roches avec des instruments capables d’analyser la composition chimique à l’échelle du micromètre, soit un millième de millimètre. À cette résolution, on commence à voir l’intérieur des cristaux individuels de pyrite, et c’est là que la surprise attend ScienceDaily Earth.

La pyrite, formule chimique FeS2, est un sulfure de fer. Sa structure cristalline comporte des espaces, des interstices, où d’autres éléments peuvent se glisser pendant la formation de la roche, il y a des centaines de millions d’années, quand des sédiments marins s’accumulaient au fond d’océans disparus. Le lithium, petit et léger, semble avoir profité de ces espaces pour s’y loger, piégé ensuite par la lithification, ce processus lent qui transforme les sédiments mous en roche dure.

Ce que ça change, et ce que ça ne change pas encore

La découverte est scientifiquement significative parce qu’elle révèle un réservoir de lithium que personne n’avait cartographié. Les schistes riches en pyrite sont communs. Ils couvrent des surfaces importantes sur tous les continents, et une bonne partie d’entre eux existe déjà sous forme de stériles miniers, ces déchets qu’il faudrait de toute façon gérer.

L’idée qui émerge est séduisante dans sa logique : plutôt que d’ouvrir de nouvelles mines pour accéder au lithium, pourrait-on extraire ce métal de matériaux qui sont déjà excavés, déjà en surface, déjà perturbés ? Ce serait une forme de recyclage géologique, valoriser un résidu pour en faire une ressource.

Mais plusieurs questions restent ouvertes, et les chercheurs sont les premiers à le souligner. La concentration de lithium dans la pyrite des schistes est-elle suffisamment élevée pour justifier une extraction économiquement viable ? Les premières analyses suggèrent des teneurs variables selon les formations géologiques, ce qui signifie qu’il faudra cartographier précisément quels gisements de schiste sont réellement intéressants. Ensuite, comment extraire ce lithium sans générer de nouveaux problèmes environnementaux ? La pyrite, quand elle est exposée à l’air et à l’eau, produit des acides qui contaminent les sols et les rivières. Un procédé d’extraction devra tenir compte de cette réalité chimique.

La technologie d’extraction elle-même reste à développer. Dissoudre sélectivement le lithium de la pyrite sans libérer d’autres métaux toxiques, à une échelle industrielle et à un coût raisonnable, c’est un défi de chimie et d’ingénierie qui n’est pas résolu.

Un signal dans la roche

Ce qui est frappant dans cette découverte, c’est moins la promesse industrielle immédiate que ce qu’elle dit de notre façon de regarder les matériaux. Pendant des décennies, les stériles miniers ont été perçus comme un problème, une passif environnemental à gérer. L’idée qu’ils puissent contenir des ressources critiques pour la transition énergétique renverse la perspective.

D’autres travaux récents ont exploré des directions similaires, chercher des métaux stratégiques dans des déchets industriels, des eaux usées de géothermie, des sédiments de dragage. La logique est toujours la même : avant d’ouvrir un nouveau trou dans le sol, vérifier ce qu’on a déjà sorti.

Le lithium des schistes n’alimentera pas les batteries de demain dans les prochains mois. Peut-être pas avant plusieurs années. Mais la roche noire et grasse qui sent le soufre vient de gagner une nouvelle valeur, et les géologues vont regarder les terrils d’un autre oeil.

La vraie question, maintenant : combien d’autres ressources critiques se cachent dans ce qu’on a déjà décidé d’appeler des déchets ?

📡 Source originale : ScienceDaily Earth